計(jì)算機(jī)組成原理試題解答.ppt

一、簡要回答下列各題（每題5分，共計(jì)50分） 1、計(jì)算機(jī)可以按使用語言來劃分層次，請問那個(gè)語言層是實(shí)際機(jī)器？使用匯編語言、C語言編程和使用操作系統(tǒng)命令操作是否是同一層次？ 答：機(jī)器語言層對應(yīng)實(shí)際機(jī)器M1。使用匯編語言、C語言編程和使用操作系統(tǒng)命令操作分別對應(yīng)匯編語言虛擬機(jī)M3、高級語言虛擬機(jī)M4和操作系統(tǒng)虛擬機(jī)M2三個(gè)不同層次。,2、請問MIPS和CPI分別代表什么含義？它們用來描述計(jì)算機(jī)的什么指標(biāo)？ 答：MIPS含義是Million Instruction Per Second，百萬條指令每秒； CPI含義是Cycle Per Instruction，即執(zhí)行一條指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)。 它們都是用來描述計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度指標(biāo)。 3、請問8位補(bǔ)碼BEH所代表的十進(jìn)制真值是什么？ 答：-66,4、浮點(diǎn)數(shù)采用什么機(jī)器數(shù)形式時(shí)，可用全0表示機(jī)器0？ 答：階碼用移碼表示，尾數(shù)使用補(bǔ)碼表示。 5、計(jì)算機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)發(fā)生溢出的根本原因是什么？一旦發(fā)生溢出，計(jì)算機(jī)如何處理？ 答：數(shù)據(jù)的位數(shù)有限 。一旦發(fā)生溢出，將不保存結(jié)果，直接進(jìn)入溢出中斷處理。 6、CPU對ROM存儲器和DRAM存儲器的訪問是否相同？讀出的信息是否相同？ 答：不同。CPU對ROM存儲器的訪問是只讀不寫，讀出的信息是指令；而對DRAM存儲器的訪問是既讀又寫，讀出的信息可能是指令，也可能是操作數(shù)據(jù)。,7、某ALU內(nèi)部具有與、或、非電路及并行加法器(帶進(jìn)位入、出端)，還有計(jì)數(shù)器，三個(gè)寄存器A、B、C，其中A和B具有聯(lián)合右移功能。試問該ALU可執(zhí)行什么操作？為什么？ 答：與、或、非電路支持與、或、非邏輯操作；并行加法器支持加操作，結(jié)合非電路及進(jìn)位輸入可實(shí)現(xiàn)減法(加減數(shù)的機(jī)器負(fù)數(shù))操作；通過計(jì)數(shù)控制下的加法和右移功能，可實(shí)現(xiàn)乘法操作。,8、PC用來存放什么內(nèi)容？其位數(shù)由什么決定？ 答：存放待取指令的存儲器地址。其位數(shù)由地址總線接口寄存器MAR寬度決定。 9、如果CPU內(nèi)部沒有狀態(tài)標(biāo)志，其指令集能否支持條件轉(zhuǎn)移和無條件轉(zhuǎn)移指令？為什么？ 答：支持無條件轉(zhuǎn)移指令，但不支持條件轉(zhuǎn)移指令。因?yàn)楹笳叩臈l件就是狀態(tài)標(biāo)志。 10、如果指令可一次從存儲器取出，該指令集屬于CISC還是RISC？為什么？ 答：能夠一次從存儲器取出的指令，其指令長度一定是固定的，所以屬于RISC指令集。,二、(本題15分)設(shè)CPU共有16根地址線和8根數(shù)據(jù)線，并用MREQ作為訪存控制信號，WR作為讀/寫命令信號(高為讀，低為寫)。設(shè)計(jì)一個(gè)容量為32KB、地址范圍為0000H7FFFH的主存儲器。詳細(xì)畫出CPU與存儲芯片級譯碼器之間的連接圖。可選芯片如下：,三、(本題20分)基于圖6.8所示CPU，設(shè)計(jì)完成兩個(gè)操作數(shù)相加，其中一個(gè)操作數(shù)在存儲器中，另一個(gè)操作數(shù)在rs指向的寄存器中，結(jié)果存放rs中。但開始這個(gè)存儲單元及寄存器中都沒有確定的數(shù)據(jù)，需要初始化數(shù)據(jù)，存儲單元的地址也需要初始化設(shè)置。請?jiān)O(shè)計(jì)出完成上述功能的全部指令，按實(shí)現(xiàn)順序列出(8分)。并以微操作形式說明其在數(shù)據(jù)路徑上的控制操作過程(12分)。注意，取指過程只寫一次。,答： (1)指令序列(8分) ： mov rs ,imm ;rsimm(送數(shù)據(jù)) mov rs1,imm ;rs1imm(送地址) store rs1,imm ; M(rs1)imm (送數(shù)據(jù)) add rs,rs1 ;rs(rs)+M(rs1) (2)控制操作過程(12分)： 取指：(2分) IRMPC：PCAB(1),ADS(21),M/IO1(22), W/R0(23),DBIR(5),PC+1(3),mov rs ,imm執(zhí)行過程： (2分) rsimm：immALU(4),+(13),rsGR(9), ALUGR(17) mov rs1 ,imm執(zhí)行過程：(1分) rs1imm：immALU(4),+(13),rs1GR(8), ALUGR(17) store rs1,imm執(zhí)行過程：(4分) AR(rs1): rs1GR(8),rs1ALU(10),+(13), ALUAR(19) DRimm: ARAB(20),ADS(21), immALU(4),+(13), ALUDR(18) M(AR)DR: DRDB(7), M/IO=1(22),W/R=1(23),add rs,rs1執(zhí)行過程：(3分) AR(rs1): rs1GR(8),rs1ALU(10),+(13), ALUAR(19) DRM(AR): ARAB(20),ADS(21), M/IO=1(22), W/R=0(23),DBDR(6) rs(rs)+(DR):rsGR(9), rsALU(11), DRALU(12),+(13),ALUGR(17),四、(本題15分)如果一條指令的執(zhí)行過程分為取指令、譯碼、執(zhí)行三個(gè)子過程，且這三個(gè)子過程的延遲時(shí)間都是0.2ns。 分別畫出指令順序執(zhí)行方式和流水執(zhí)行方式的時(shí)空圖。 若連續(xù)執(zhí)行n=5000條指令，求兩種方式所用的時(shí)間。 (3)求兩種執(zhí)行方式下平均指令的執(zhí)行速度。,答：指令順序執(zhí)行方式和流水執(zhí)行方式的時(shí)空圖：,指令順序執(zhí)行方式,指令流水執(zhí)行方式,(2)順序執(zhí)行方式： T順=3tn=30.25000=3000(ns) 流水執(zhí)行方式： T流=3